一种涉及纳米粒子耐溶剂纳滤膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐有机溶剂纳滤膜，尤其涉及一种涉及纳米粒子耐溶剂纳滤膜的制备方法。本发明专利技术提供了一种简单的制备耐溶剂薄膜纳米复合膜的方法，即在分离层中加入凹凸棒土负载氧化锌纳米粒子（棒，片），其中凹凸棒土为管状结构，可为溶剂提供额外的传输通道，且氧化锌纳米粒子表面含有大量羟基基团，可提高膜的亲水性，进而提高膜的通量且有望突破trade

【技术实现步骤摘要】
一种涉及纳米粒子耐溶剂纳滤膜的制备方法


[0001]本专利技术属于高分子化工领域，具体涉及一种涉及纳米粒子耐溶剂纳滤膜的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着化工业和纺织业的发展，越来越多的有机溶剂和染料出现在我们的日常生活中，其中多数染料含有复杂的芳环结构，其化学性质稳定、可生化降解性差，具有潜在的生理毒性及致癌作用，给人类健康及生态环境安全带来了严重的威胁。传统的分离方法包括蒸馏，柱层析和萃取等，这些方法能量消耗量大，还可能引入一些新的有机溶剂。相比之下，膜分离具有操作简单、分离效果好、环保节能等各种优点。膜分离指的是一种利用膜对混合体系中各组分渗透性的差异来实现对组分的纯化、筛分、浓缩等目的的分离技术。
[0003]分离膜按其孔径大小和分离目标的尺寸，主要分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜与反渗透膜，微滤膜的孔径为100nm
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10μm，超滤膜的孔径为2nm
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100nm，纳滤膜的孔径为0.5nm
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2nm，反渗透膜的孔径小于0.5nm甚至是无孔结构，染料分子的直径约在2nm左右，因此有机溶剂中染料的分离处于纳滤领域。而纳滤膜的制备方法主要包括相转化法、界面聚合法、表面涂覆法、表面接枝法、层层自组装法等，专利CN101274222A以截留分子量小于10万的聚合物超滤膜为基膜,用动态自组装的方法使阴、阳聚电解质溶液在外压的作用下,通过静电作用力、疏水力、氢键在基膜表面上组装,得到分离性能良好的高通量荷电纳滤膜,但这种阴阳聚电解质组装复合膜的稳定性还有待于进一步提高。目前采用界面聚合法制备薄膜复合膜是最普遍的方法，由界面聚合法制备的聚酰胺分离层具有截留率高，溶剂通量大的优势，此外研究表明可以在分离层中添加纳米粒子(纳米球，纳米棒，纳米片)，可以提高新的传输通道，减少溶剂传输阻力，Farahani等(Journal of Membrane Science,2018,548:319
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331)将氨基功能化的多壁碳纳米管掺杂到P84聚酰亚胺中，制备了高通量的有机溶剂纳滤膜。然而这些纳米材料制备成本较高，且对有机溶剂纳滤膜的渗透通量提高有限。
[0004]鉴于此，制备一种能在分离层中均匀分散的且能够使膜在保持一定截留率的情况下提高通量的粒子至关重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种涉及纳米粒子耐溶剂纳滤膜的制备方法和应用，所述的耐溶剂纳滤膜具有较高的分离性能、耐溶剂性和热稳定性。
[0006]本专利技术提供了一种涉及纳米粒子耐溶剂纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一，制备质量分数为18％
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22％的聚酰亚胺铸膜液，在室温下搅拌24h
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48h，静置1
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3天脱除气泡，将铸膜液浇注在无纺布上，然后快速放到混凝水浴中进行相转化，待相转化10
‑
20min后，转移到淡水浴中继续相转化1
‑
5天得到聚酰亚胺超滤支撑体。
[0008]步骤二，配制一定浓度的交联液，将聚酰亚胺超滤支撑体浸入到交联液中进行交
联，提高膜的耐溶剂性，得到交联超滤支撑体。
[0009]步骤三，配制水相分散液，将水相单体、水相添加剂和去离子水混合得到水相分散液，所述水相添加剂为凹凸棒土负载氧化锌。配制有机相溶液，将酰氯类物质和有机相单体混合得到有机相溶液。
[0010]步骤四，将交联超滤支撑体浸入到水相分散液中反应一定的时间，然后将膜浸入到有机相溶液中进行界面聚合生成分离层，得到耐溶剂纳滤膜的前驱体。
[0011]步骤五，将耐溶剂纳滤膜的前驱体浸入到极性溶剂中进行活化，提高膜的渗透通量，后转移到甲醇溶液中备用，得到所述耐溶剂纳滤膜。
[0012]进一步地，水相单体为间苯二胺、对苯二胺、哌嗪、1,4
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二氨基环己烷中的至少一种。
[0013]进一步地，水相单体的浓度为2.0wt％
‑
3.0wt％。
[0014]进一步地，酰氯类物质为均苯三甲酰氯、1,2,4,5
‑
均苯四甲酰氯、联苯四甲酰氯、环戊烷四酰氯和环己烷四酰氯中的至少一种。
[0015]进一步地，有机相单体为正己烷、正戊烷和环己烷中的至少一种。
[0016]进一步地，交联超滤支撑体浸泡在水相分散液中2
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5min，浸泡在有机相溶液中30
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60s。
[0017]进一步地，无纺布材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙纶、锦纶、粘胶纤维、腈纶、乙纶或氯纶。
[0018]在本专利技术中，所述纳米材料凹凸棒土负载氧化锌粒子通过以下步骤制备。
[0019]将凹凸棒土悬浮于水溶液中，并加入一定质量的锌盐，超声30
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40min,使其充分混合，超声结束后，采用5wt％
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7wt％氢氧化钠调节溶液的PH值，使其PH为7
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8，在磁力搅拌下继续反应30
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40min,反应结束后，离心分离沉淀，用去离子水清洗3
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4次，之后加入适量的水，作为反应介质在400
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500℃下进行水热反应30
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60min，即得凹凸棒土负载氧化锌纳米材料。
[0020]进一步地，所述锌盐为氯化锌、硝酸锌、醋酸锌、硫酸锌中的一种。
[0021]进一步地，所述凹凸棒土与锌盐的物质的量比为1：7
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8。
[0022]进一步地，所述凹凸棒土负载氧化锌纳米材料，可为氧化锌纳米粒子，氧化锌纳米棒或氧化锌纳米片。更进一步地，优选为氧化锌纳米粒子，凹凸棒土作为结构平台，能够促进粒子的分散，粒子相较于棒，片更小，更能均匀的负载在棒上。
[0023]进一步地，所述酸处理溶剂为盐酸、硝酸或硫酸中的一种，浓度为1～5mol/L，酸化时间为4～6h，酸化方式为混合搅拌。
[0024]进一步地，所述凹凸棒土和盐酸的固液比为1g：4～6mL。
[0025]在本专利技术中，所述纳米材料凹凸棒土负载氧化锌棒通过以下步骤制备。
[0026]将凹凸棒土悬浮于水溶液中，加入一定量的锌盐和表面活性剂，搅拌溶解后，在80～100℃保温反应2～5h，之后采用过滤的方式进行固液分离，用去离子水充分洗涤，将所得产物在150～180℃下烘干1～3h，即得到凹凸棒土负载氧化锌纳米棒。
[0027]进一步地，所述表面活性剂为六亚甲基四胺、聚乙二醇或十六烷基三甲基溴化铵中的一种。
[0028]进一步地，所述表面活性剂能使氧化锌晶核长大的过程中限制某一晶面生长，使
其沿着其它晶面生长的作用。
[0029]在本专利技术中，所述纳米材料凹凸棒土负载氧化锌片通过以下步骤制备。
[0030]将凹凸棒土置于水中形成悬浊液，后加入锌盐和表面活性剂，后缓慢的加入1
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3mL质量分数为5wt％的稀盐酸,本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涉及纳米粒子耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，制备质量分数为18％
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22％的聚酰亚胺铸膜液，在室温下搅拌24h
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48h，静置1
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3天脱除气泡，将铸膜液浇注在无纺布上，然后快速放到混凝水浴中进行相转化，待相转化10
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20min后，转移到淡水浴中继续相转化1
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5天得到聚酰亚胺超滤支撑体；步骤二，配制一定浓度的交联液，将聚酰亚胺超滤支撑体浸入到交联液中进行交联，提高膜的耐溶剂性，得到交联超滤支撑体；步骤三，配制水相分散液，将水相单体、水相添加剂和去离子水混合得到水相分散液，所述水相添加剂为凹凸棒土负载氧化锌；配制有机相溶液，将酰氯类物质和有机相单体混合得到有机相溶液；步骤四，将交联超滤支撑体浸入到水相分散液中反应一定的时间，然后将膜浸入到有机相溶液中进行界面聚合生成分离层，得到耐溶剂纳滤膜的前驱体；步骤五，将耐溶剂纳滤膜的前驱体浸入到极性溶剂中进行活化，提高膜的渗透通量，后转移到甲醇溶液中备用，得到所述耐溶剂纳滤膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，水相单体为间苯二胺、对苯二胺、哌嗪、1,4
‑
二氨基环己烷中的至少一种；水相单体的浓度为2.0wt％
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3.0wt％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，酰氯类物质为均苯三甲酰氯、1,2,4,5
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均苯四甲酰氯、联苯四甲酰氯、环戊烷四酰氯和环己烷四酰氯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，有机相单体为正己烷、正戊烷和环己烷中的至少一种；交联超滤支撑体浸泡在水相分散液中2
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5min，浸泡在有机相溶液中30
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60s。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王大明，彭贺楠，陈盼，周宏伟，赵晓刚，陈春海，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：